Os seguintes grupos carboxílicos foram medidos. Explique por que um grupo hidroxila na posição para diminui a acidez, enquanto um grupo nitro na posição para aumenta a acidez, em relação ao ácido benzoico.
pKa
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Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão pede para a gente explicar por que um grupo hidroxila na posição para diminui a acidez do ácido benzoico, enquanto um grupo nitro na mesma posição aumenta a acidez. Vamos trabalhar com o conceito de acidez e pKa, e entender como esses grupos funcionam quando estão ligados ao anel benzênico na posição para.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar o que é acidez e pKa. A acidez de um ácido é uma medida de quão facilmente ele libera prótons (H⁺) na solução. O pKa é o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida (Ka) e nos dá uma ideia de quão forte é um ácido: quanto menor o pKa, mais ácido é o composto.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre o ácido benzoico, que tem um pKa de 4,48. Isso significa que ele é um ácido moderadamente forte. Quando adicionamos diferentes grupos funcionais ao anel benzênico, isso pode influenciar a acidez do ácido benzoico, já que esses grupos podem estabilizar ou desestabilizar o íon que se forma quando o ácido perde um próton.
Passo 4
Grupo Hidroxila (–OH) na posição para
A hidroxila é um grupo doador de elétrons devido ao seu par de elétrons não compartilhados. Quando está na posição para, o grupo –OH doa elétrons para o anel aromático por meio de ressonância. Isso aumenta a densidade eletrônica no anel, o que estabiliza menos o íon carboxilato formado após a perda do próton. Como resultado, a acidez do ácido benzoico diminui, e o pKa aumenta para 4,19.
Grupo Nitro (–NO₂) na posição para
O grupo nitro, por outro lado, é um grupo retirador de elétrons. Ele puxa elétrons do anel aromático tanto por indução quanto por resonância. Isso reduz a densidade eletrônica no anel, o que estabiliza mais o íon carboxilato formado após a perda do próton. Com o anel mais eletronegativo, o próton é mais facilmente liberado, aumentando assim a acidez. Por isso, o pKa diminui para 4,07.
Resposta
Assim, um grupo hidroxila na posição para diminui a acidez do ácido benzoico devido ao aumento da densidade eletrônica que estabiliza menos o íon carboxilato, enquanto um grupo nitro na mesma posição aumenta a acidez ao retirar elétrons e estabilizar melhor o íon carboxilato. Os valores de pKa confirmam essa influência, com o pKa aumentando para o grupo hidroxila e diminuindo para o grupo nitro.